金沙江原水超濾膜處理的產(chǎn)水量變化

摘 要 超濾膜以一體化凈水器為預(yù)處理，過濾模式屬于全量過濾模式。為探究超濾膜產(chǎn)水量不足，對取水系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)進行了逐次排查。超濾膜額定產(chǎn)水量為 5 000 m 3 /d，膜通量為 2. 4 m 3 /h，經(jīng)逐一排除問題故障，并對超濾膜進行 8 h 左右化學(xué)清洗，產(chǎn)水量顯著提升。

1 工藝概況

烏東德右岸水廠以金沙江為原水，設(shè)計供水能力為 5 000 m 3 /d，原工藝采用一體化凈水器。由于一體化凈水器在原水濁度波動較大時存在局限性［1］ ，且金沙江原水受重金屬影響 ［2］ ，出水水質(zhì)不符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》( GB 5749—2006) ，超濾膜因能耗低、產(chǎn)水量高、出水水質(zhì)好，且便于與其他工藝相結(jié)合，成為該水廠工藝改造的zui佳選擇［3－4］ 。

改造后，原一體化凈水器作為超濾系統(tǒng)的預(yù)處理工藝，出水進入中間水池。超濾系統(tǒng)由中間水池、進水泵、自清洗過濾器、化學(xué)清洗系統(tǒng)、壓力變送器、真空系統(tǒng)、反洗水箱、管道閥門以及相應(yīng)的自控組成。中間水池液位計檢測水位，保護原水泵不干轉(zhuǎn)。輸水管在室外地下敷設(shè)部分采用鋼管，室內(nèi)管道選用 UPVC 管，超濾膜工藝流程如圖 1 所示。

膜過濾裝置是處理系統(tǒng)的核心部分，其處理效果直接影響出水水質(zhì)和水量。膜過濾裝置由膜組件、支架、閥門、管路儀表及自控系統(tǒng)組成。膜過濾裝置閥門采用氣動閥，便于自動控制，另外，為系統(tǒng)檢修方便平行設(shè)置手動閥門。

在正常過濾運行中，原水從膜過濾裝置下部的進水管進入膜纖維的內(nèi)表面。正常情況下，操作壓力控制在 0. 1 MPa 以下，過膜壓差控制在 0. 08 MPa 以下。出水經(jīng)上部的過濾出水管匯集后流入反洗罐，過濾模式屬于全量過濾模式。系統(tǒng)的主要參數(shù): 設(shè)計總產(chǎn)水量為 5 000 m 3 /d; 系統(tǒng)產(chǎn)水率為 90%; 設(shè)計膜通量為 2. 4m 3 /h; 共設(shè) 3 個膜組; 操作模式為全量過濾。

2 運行問題

運行中發(fā)現(xiàn)，1#、2#、3#模組產(chǎn)水量較前一月( 1 月～2 月) 明顯下降，即 1 月～2 月超濾膜產(chǎn)水量約為 150m 3 /h，3 月～4 月產(chǎn)水量約為120 m 3 /h。隨著烏東德工區(qū)溫度逐漸升高，用水量日益增加，如超濾膜產(chǎn)水量下降引起供水量不足，將導(dǎo)致zui高日zui高時不能滿足用水量。

3 問題分析方法與結(jié)果

3．1 問題分析步驟

為解決這一問題，公司組織供水運行部相關(guān)技術(shù)人員成立事故分析小組，分以下步驟完成對超濾膜的檢查:

( 1) 檢查右岸水廠取水泵站運行工況，排除取水能力不足問題;

( 2) 檢測一體化凈水器出水濁度，調(diào)整加藥量，檢查超濾膜進水濁度是否在正常范圍內(nèi)( ≤5 NTU) ;

( 3) 檢查超濾膜自動化系統(tǒng)，參數(shù)設(shè)置是否錯誤;

( 4) 結(jié)合電氣二次圖紙檢查進水泵供水量、水壓、頻率設(shè)置是否正確;

( 5) 檢查超濾膜各個空氣開關(guān)是否在正常工作位置。

3．2 問題分析過程結(jié)果

( 1) 根據(jù)值班記錄及現(xiàn)場檢測，右岸水廠取水能力≥150 m 3 /h，正常取水時基本穩(wěn)定在 160 m 3 /h 左右，排除取水能力不足引起超濾膜產(chǎn)水不足的情況;

( 2) 經(jīng)檢測，一體化凈水器出水濁度為 15～30 NTU，調(diào)整加藥量并不能使?jié)岫认陆?。一體化凈水器出水濁度大于超濾膜進水濁度標準，可能導(dǎo)致超濾膜堵塞，影響工況;

( 3) 檢查超濾膜自動化系統(tǒng)，參數(shù)設(shè)置正確;

( 4) 結(jié)合電氣二次圖紙檢查進水泵供水量、水壓、頻率，設(shè)置正確;

( 5) 檢查超濾膜各個空氣開關(guān)，處于正常工作位置。

因此，超濾系統(tǒng)進水濁度不達標，可能是超濾膜堵塞、產(chǎn)水量降低的主要原因。

4 解決方法

4．1 降低超濾膜進水濁度

( 1) 新建混泥土絮凝沉淀池，降低一體化凈水器的預(yù)處理負荷;

( 2) 綜合整治一體化凈水器: 配套建設(shè)的高效沉淀池實施防腐處理，頂蓋加固; 對二沉池、濾池清洗以及反沖洗系統(tǒng)進行維護。

4．2 增加超濾膜藥洗次數(shù)

不同的膜污染物需用不同的藥劑來去除，如表 1 所示。對于無機污染物，主要用酸性物質(zhì)去除，Ca2+、Mg2+等物質(zhì)會在膜表面形成沉淀，能夠在投加酸性物質(zhì)后溶解，從而在膜表面脫除; 同時，酸能夠起到一定的擴孔作用，使阻塞在膜孔中的污染物在循環(huán)時從膜孔中導(dǎo)出。對于有機膜污染，氧化劑、堿和表面活性劑都是比較有效的去除藥劑。研究發(fā)現(xiàn)，pH 和熱相結(jié)合的方法能夠很好地去除乳酪超濾造成的污染。表面活性劑主要是通過增加有機污染物和清洗液之間的作用力，使污染物能夠更容易地被清洗液帶出。在使用堿和表面活性劑效果不好的情況下，可以投加 200～500 mg/L( 根據(jù)不同的膜材質(zhì)決定) 的 NaClO 或者 H 2 O 2，在使用時一定要注意膜的耐氧化性。

膜的化學(xué)清洗過程，主要是使膜污染物溶于化洗液或者化洗液與污染物界面間有很強的作用力。化洗液在膜組件內(nèi)沿膜表面或者通過膜孔時，使膜得到清潔，因此，在化學(xué)清洗的過程中，膜組件內(nèi)的水流應(yīng)該有如圖 2 所示的水流方向。過膜化洗時藥液從原水口( A 口) 流入，從凈水口( B) 口流出，水流經(jīng)過膜孔，通過各種物理和化學(xué)作用使膜孔內(nèi)部吸附的污染物隨化洗液流出膜孔，使膜得到清潔; 不過，膜化學(xué)清洗時，化洗液從濃水口 C 流出，主要清洗附著在膜表面的污染物。

調(diào)整時，由以前半年一次的化學(xué)清洗頻率更改為 30～90 d 一次化洗，在控制面板將參數(shù)設(shè)置修改為符合實際情況的合理參數(shù)，增加反沖洗時間。經(jīng)驗證，模組化學(xué)清洗之后，產(chǎn)水量顯著上升，由 42 m 3 /h 上升至 55 m 3 /h。但在濁度＞10 NTU 使用時，膜組被污染周期會急劇縮短［5］ 。

5 結(jié)論

( 1) 超濾膜在城鎮(zhèn)給水系統(tǒng)中應(yīng)用時，應(yīng)根據(jù)進水濁度控制化學(xué)清洗周期。

( 2) 當(dāng)超濾膜進水濁度＜5 NTU 時，化學(xué)清洗周期宜為 4～6 個月。

( 3) 進水濁度處在 5～10 NTU 時，應(yīng)根據(jù)超濾膜進膜壓力、產(chǎn)水量等參數(shù)選擇化洗周期，宜為 3～4 個月。

( 4) 當(dāng)進水濁度＞10 NTU 時，為保障膜組安全及使用壽命，應(yīng)對上一單位處理工藝進行整改。

 

 

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